بتن
بتن مصالحی شبیه سنگ است که از گرفتن مخلوط متناسبی از سیمان ، شن ، ماسه و آب در درون قالبی با شکل و ابعاد مورد نظر به دست می آید.
توده اصلی بتن سنگدانه های درشت و ریز( شن و ماسه ) میباشدو فعل انفعال شیمیایی بین سیمان و آب که به صورت شیره ای اطراف سنگدانه ها را پوشانده است باعث یکپارچه شدن وچسبیدن سنگدانه ها به یکدیگر می شود . برای ایجاد واکنش شیمیایی در سیمان مقدار آب محدودی لازم است لیکن آب مصرفی در ترکیب بتن همیشه مقداری به مراتب بزرگتر از آن است . این آب اضافی بهمنظور ایجاد کارایی لازم در بتن برای پر کردن کامل کلیه زوایایی قالب و دور گرفتن کلیه میلگردهای مسلح کننده میباشد . با انتخاب تناسبهای مختلف از مصالح تشکیل دهنده بتن ، طیف وسیعی از مقاومتهای مختلف بتن به دست می آید . امروزه با تولید انواع مختلف سیمان ، سنگدانه ها وروشهای مختلف نگهداری و به عمل آوردن بتن ، خواص گوناگونی در بتنگرفته شده به دست می آید .در کنار خواص مکانیکی مصالح مصرفی مهارت اجرا و نظارت دقیق عامل بسیار مهم دیگری در مقاومت بتن به دست آمده خواهد بود .
عواملی که مقبولیت عمومی در استفاده از بتن به عنوان یک مصالح ساختمانی به وجود آورده است عبارتند از :
1 ) شکل خمیری قبل از گیرش که میتواند هر شکل دلخواه در درون قالب به خود گیرد .
2 ) مقاومت خوب ان در مقابل آتش سوزی و عوامل جوی .
3 ) دسترس بودن مصالح آن ( به غیر از سیمان که یک تولید کارخانه ای است ) .
4 ) مقاومت فشاری خوب آن همانند سنگ
در مقابل این مزایا عیب بتن مقاومت کششی ضعیف آن است که باعث میشود نتوان از بتن در اعضایی که تحت تاثیر کشش و ی اخمش می باشند استفاده نمود برای غلبه بر این محدودیت ما دونیمه دوم قرن نوزدهم فهمیده شد که می توان بتن را در قسمتهایی که تحت کشش قرار می گیرد ما توس میلگردهای فولادی ما که مقاومت کششی آنها بالاست ، مسلح نمود .
عامل مهمی که در این مکانیسم نقش اساسی بازی می کند چسبندگی عالی بتن به میلگردهای مسلح کشیده می باشد که می تواند کاملاٌ این دوماده مختلف را با یکدیگر یکپارچه نماید . این ترکیب بتن مسلح خوانده می شود .
امروزه نیاز به دانش تکنولوژی بتن هم برای طراح آن و هم برای پیمانکار کارهای بتنی امری ضروریست . استفاده از بتن در ساختن پلها ، ساختمانها و راهها و سدها روز به روز گسترش یافته است. امروزه بتن و فولاد تداولترین مواد در صنعت ساختمان می باشند. این دو ماده گاه کنار هم وگاه جدا و در رقابت با یکدیگر در ساختمانهای مشابه به کار می روند . این امکان وجود دارد که بتنی با کیفیت استاندارد ما از تولید کنندگان بتن آماده تهیه شود لیکن باید توجه داشت که در این حالت تنها مواد خام کنترل شده است در حالی که مسائل حمل و نقل ، ریختن وتراکم بتن نیز در کیفیت محصول نهایی نقش عمده دارند .
علاوه بر این ممکن است بی نهایت طرحمخلوط برای انتخاب وجود داشته باشد که انتخاب مخلوط مناسب بدون آگاهی کامل از خواص و رفتار بتن مسیر نیست . بنابراین بین طراحیو استاندارد کننده وبین پیمانکار و کارخانه سازنده بتن رقابتی وجود دارد که درحقیقت کیفیت بتن را در ساختمان کنترل میکند . البته این در صورتی است که همگی از خواص بتن ومسائل ساختن و ریختن آن کاملاٌ آگاه باشند .
هدف از مخلوط کردن مصالح بتن که اساساٌ با بهم زدن یا دوران دادن مصالح تامین میشود پوشانیدن سطوح دانه های سنگی با دوغاب سیمان و تولید یک مخلوط همگن و یکنواخت می باشد این همگنی نباید در هنگام تخلیه بتن از مخلوط کن از بتن برود . سادهترین و معمولیترین نوع مخلوط کن ها ی پیمانه ای هستند که در آنها مصالح مخلوط وخالی شده و سپس پیمانه دیگری از مصالح وارد مخلوط کن میشود . امروزه چهار نوع مخلوط پیمانه ای به کار می رود . نوع اول مخلوط کن کج کسره نام دارد . نوع دوم به مخلوطکن غیر کج شونده معروف است . نوع سوم مخلوط کن تغاری هستند که مصالح وارد مخلوط کن می شود . امروزه چهار نوع مخلوط کن پیمانه ای به کار می رود . نوع اول مخلوط کن کج کسره نام دارد.نوع دوم به مخلوط کن غیر کج شونده معروف است . نوع سوم مخلوط کن تغاری هستند که مصالح بر خلاف دو مخلوطکن قبلی که آزادانه روی هم ریخته ومخلوطمی شوند با اعمال نیرو مخلوط می شوند.
مخلوط کن هایی دوقلو نیز گاه گاه در راسهازی بتنی به کار می روند تمامی مخلوط کن هایی که تاکنون توصیف کردید، مخلوط کن پیمانه ای هستند مخلوطکن های پیوسته ای نیزوجود دارند که به طور اتوماتیک توسط یک سیستم مرکزی تغذیه میشوند خود مخلوط کن ممکن است از نوع تغاری یا حلزونی باشد . مخلوط کن های به خصوصی نیزدر بتن پاشیو برای ملاتا و بتن ها با سنگندانه پیش آکنده به کار می روند . سئوال مهمی که در اینجا مطرح است این است که بتن خوب چه بتنی است . می توان با توصیف بتن به تا حدی مساله را روشن نمود . بتن بد یا ضعیف بتنی است به روانی سوپ که پس از سخت شدن کرمومی شود و غیر همگن و بسیار ضعیف خواهد بود این ماده از اختلاط آب و سیمان ودانه های سنگی به دست آمده است و با کمال تعجب باید گفت بتن خوب هم ازهمین مواد ساخته می شود. بتن خوب باید در حالت سخت شده ودر حالت تازه ، زمانی که از مخلوط کن تخلیه شده و در قالبها ریختهمیشود ، مورد پذیرش واقع شود . بطورکلی روانی و غلظت بتن تازه باید طوری باشد که با وسایل موجود در کارگاه بتوان آنرا متراکم نمود همچنین چسبندگی مخلوط باید به حدی باشد که در ضمن حمل و ریختن بتن با وسایل موجود مواد از یکدیگر جدا نشود . البته موارد فوق مطلق نیست وبه حمل بتن با وسایل از پایین بار شونده دامپر و یا کامینتوهای تخت بستگی دارد کارایی بتن تازه به عواملی مختلفی از جمله میزان آب نوع سنگدانه ها و دانه بندی آنها نسبت سنگدانه به سیمان وجود افزودنی ها و بالاخره ریزی سیمان وابستگی دارد . مهمترین عامل میزان آب است که با اضافه کردن ان دانه ها و ذرات همچون ساچمه درمخلوط کار می کنند وبین آنها اصطکاک کاهش می یابد به هر حال برای رسیدن به حداقل تخلخل بهینه و ایده آل یا برای تامین حداکثر دانسیته بدون خطر جداییدانه ها ما باید تاثیر نوع و دانه بندی مصالح سنگی نیز در نظر قرار گیرد .
سنگدانه های سبک تمایل به پایین آوردن کارایی بتن دارند. در واقع کارایی تحت تاثیر نسبتهای حجمی ذرات با اندازه های مختلف قرار می گیرد.موقعی که سنگدانه هایی یا توده ویژه بکار می رود ( مثل سنگدانه های نیمه سبک ) باید نسبتهای مواد در مخلوط بر اساس حجم مطلق هر بخش با اندازه بخصوص ارزیابی شود . برای یک نسبت آب به سیمان ثابت درمخلوط کارایی با کاهش نسبت سنگدانه به سیمان افزایش می یابد و این بدلیل افزایش میزان آب نسبت به کل سطح ذرات جامد مخلوط می باشد.
نسبت بالای حجمی سنگدانه های درشت به ریز باعث جدایی دانه ها وکاهش کارایی شده ومخلوط بدست آمده خشن و پرداخت آن مشکل میباشد .برعکس زیاد شدن مصالح ریزدانه درمخلوط شیب افزایش کارایی می شود لیکن چنین مخلوطی با ماسه زیاد ، دوام کمترین خواهد داشت .
دو عامل دیگر موثر برکارایی بتن زمان و درجه حرارت می باشند. بتن تازه با زمان سخت و سفت میشود لیکن این امر باید از گیرش سیمان متمایز گردد .مقداری از آب مخلوط توسعه دانه ها جذب می شود مقداری دیگر بخار می شود و مقداری نیز در اثر فعل و انفعالات شیمیایی اولیه خارج میگردد . سفت شدن بتن در حقیقت با کم شدن کارایی در طی زمان اندازه گیری و ارزیابی میشود .کم شدن کارایی که در حقیقت افت اسلامپ نمونه خواهد بود به معیار مخلوط نوع سیمان درجه حرارت بتن وکارایی اولیه وابسته است . به علت تغییرات فوق در کارایی و روانی مخلوط با زمان و از آنجا که روانی در هنگام ریختن بتن مورد توجه است معمولاٌ آزمایش تعیین کارایی را پس از گذشت مدتی از ساخت بتن مثلاٌ 15 دقیقه اندازه گیری می کنند .
افزایش درجه حرارت با کاهش کارایی و اسلامپ همراه الست . در عمل ودر شرایطی که درجه حرارت محیط غیر معمول اینست ، بهتر است با آزمایش دقیق در محل ، میزان کارایی مخلوط را تعیین نمود .
در بررسی کارآیی بتن اشاره شد که بتن نبایستی با پدیده جدایی دانه ها وملات همراه باید این مورد معمولاٌ در مخلوط هایی که دارای چسبندگی مناسب هستند رخ نمی دهد جدایی عبارتند از برهم خوردن یکنواختی پخش ذرات که سبب جدا شدن اجزائ یکمخلوط ناهمگن می شود . در خصوص بتن علت اولیه جدایی در مخلوط واختلاف بین اندازه های دانه ها می باشد.
متاسفانه هنوز آزمایش قابل قبولی که بتواند کارایی بتن را مستقیمآٌ اندازه گیری کند وجود ندارد.آزمایشهای اسلامپ ها آزمایش فاکتور تراکم ، آزمایش Vebe ، آزمایش میزان سیلان و آزمایش نفوذ ترین در میزان کارآیی بتن استفاده میشود .
میزهای لرزاننده یا میزهای مرتعش کننده مناسب ترین وسیله تراکم بتن برای قطعات پیش ساخته بوده و ارتعاش یکنواختی در بتن ایجاد میکند .در این سیستم قالبها به ویبراتور بسته می شود لیکن اصول ارتعاش و لرزش همانند ویبراتورهای خارجی است .
کلاٌ برای مطالعه بتن لازم است مواد تشکیل دهنده بتن یعنی سیمان دانه های سنگیو آب مطالعه شوند سپسبه بررسی خواص بتن تازه پرداخته شود . سپس مقاومت بتن مورد بحث قرار گیرد . این یکی از مهمترین خواص بتن است . که همواره بعنوان مشخصه اصلی از ان نام برده می شود. سپس از آن و بعد از روشن شدن اینکه بتن را چگونه بسازیم به روشهای و تکنیکهای ساختن و حمل و ریتن بتن درمحل اشاره شده و به نقش مواد افزودنی در اصلاح خواص بتن درحالت تازه پرداخته میشود .اثر حرارت در بتن روند افزایش مقاومت در بتن خواصمقاومتی بتن بجر مقاومتهای فشاری و کششیو رفتار بتن تحت اثر تنش مواردی است که در استفاده از بتن دانستن آنها ضروریست .
17